新型以太网控制器 ENC28J60 及其接口技术

ENC28J60以太网模块用户手册V1.1目录一、功能特点 (2)二、硬件参数 (3)2.1外观 (3)2.2参数 (3)2.3软件支持 (3)2.4产品清单 (4)2.5典型应用 (4)三、模块配置 (5)3.1模块SPI接口说明 (5)3.2模块供电电压设置 (5)3.3通信接口电平设置 (5)四、原理图 (6)一、功能特点ENC28J60以太网模块是为方便单片机系统实现以太网通信而开发的独立模块。

该模块采用的ENC28J60芯片是带有行业标准串行外设接口（Serial Peripheral Interface，SPI）的独立以太网控制器。

ENC28J60符合IEEE802.3的全部规范，采用了一系列包过滤机制以对传入数据包进行限制。

它还提供了一个内部DMA模块，以实现快速数据吞吐和硬件支持的IP校验和计算。

与主控制器的通信通过两个中断引脚和SPI实现，数据传输速率高达10Mb/s。

两个专用的引脚用于连接LED，进行网络活动状态指示。

ENC28J60芯片工作电压范围是3.14V到3.45V，故不能直接于5V供电的MCU通信，该模块采用74AHC125高速三态缓存器实现了电平转换功能，并可通过跳线帽快速设置通信接口的电平类型，方便快速实现与各种电压类型的MCU通信。

模块输入电压类型为3.3V或5V，可通过跳线帽来设置。

二、硬件参数2.1外观2.2参数符合IEEE802.3的全部规范；集成MAC和10BASE-T PHY；SPI通信的最高数据传输速率高达10Mb/s；供电电压为3.3V或5V，可通过跳线帽来设置；与单片机通信的接口电平为3.3V或5V，可通过跳线帽来设置；内置网络变压器的RJ45以太网接口；工作温度：：-40°C到+85°C（工业级）；模块尺寸：54*33.5*1.6mm；2.3软件支持提供PIC及AVR芯片的TCP/IP协议栈，方便快速建立单片机的以太网通信应用。

SPI接口以太网控制器ENCJ及其应用————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：SPI接口以太网控制器ENC28J60及其应用文章发布人：gxy 共36人阅读文字大小：[ 大中小 ] 文字背景色：Ethernet Controller with SPI™ Interface ENC28J60 and Its ApplicationAbstract: Today，most of the Ethernet controller is designed for personal computer, so its applying is much complicated。

The mode of extending bus is often needed. This paper introduces the world’s smallest package Ethernet controller ENC28J60 at present. Adopting the SPI serial interface mode, so the designing process is predigested. In this paper, it is introduced of the characters, inside structure and PIN function of Ethernet controller ENC28J60. Further more, the paper analyzes the setting of register and process of work in detail and illustrates the application circuit with the interface of MCU.Key Words: Ethernet controller; SPI; ENC28J60摘要：目前大多数以太网控制器都是为个人计算机而设计的，在精简的嵌入式系统中使用比较繁杂，常常需要采用扩展总线的方式，本文介绍了全球目前最小封装的以太网控制器ENC28J60，由于采用SPI串行接口方式，简化了设计，本文介绍了其特性、内部结构和引脚功能，详细分析了其寄存器设置和工作过程，给出了与微控制器接口的应用电路。

ENC28J60的AVR单片机接口设计与网络通信编程作者：黄维铭来源：《数字化用户》2013年第13期本文介绍了带有行业标准串行外设接口（Serial Peripheral Interface，SPI）的独立以太网控制器ENC28J60 在AVR单片机接口开发设计中的应用，以及单片机控制ENC28J60的程序及计算机与ENC28J60进行网络通信的有关程序设计段。

一、概述带SPI接口的ENC28J60由七个主要功能模块组成：1. SPI 接口：充当主控制器和ENC28J60 之间通信通道；2. 控制寄存器：用于控制和监视ENC28J60；3. 双端口RAM缓冲器：用于接收和发送数据包；4. 判优器：当DMA、发送和接收模块发出请求时对RAM 缓冲器的访问进行控制；5. 总线接口：对通过SPI 接收的数据和命令进行解析；6. MAC （Medium Access Control）模块：实现符合IEEE 802.3 标准的MAC 逻辑；7. PHY（物理层）模块——对双绞线上的模拟数据进行编码和译码。

该器件还包括其他支持模块，诸如振荡器、片内稳压器、电平变换器（提供可以接受5V 电压的I/O 引脚）和系统控制逻辑。

二、器件结构接口示意框图ENC28J60 中所有的存储器都是以静态RAM 的方式实现的。

ENC28J60 中有三种类型的存储器：控制寄存器、以太网缓冲器和PHY寄存器，控制寄存器类存储器包含控制寄存器（Control Register，CR）。

它们用于进行ENC28J60 的配置、控制和状态获取。

可以通过SPI 接口直接读写这些控制寄存器。

PHY 寄存器用于进行PHY 模块的配置、控制和状态获取。

PHY 寄存器用于进行PHY 模块的配置、控制和状态获取。

不可以通过SPI 接口直接访问这些寄存器，只可通过MAC 中的MII （Media Independent Interface）访问这些寄存器。

以太网（ENC28J60）实验实验描述：在浏览器上创建一个web服务器，通过web里面的命令来控制开发板上的LED的亮灭。

应用->1:在PC机的DOS界面输入： ping 192.168.1.15 ，看能否ping通。

2:在IE浏览器中输入：http://192.168.1.15/123456 则会出现一个网页，通过网页中的命令可以控制开发板中的LED的亮灭。

硬件连接：PB13 ：ENC28J60-INTPA6-SPI1-MISO ：ENC28J60-SOPA7-SPI1-MOSI ：ENC28J60-SIPA5-SPI1-SCK ：ENC28J60-SCKPA4-SPI1-NSS ：ENC28J60-CSPE1 ：ENC28J60-RST库文件：startup/start_stm32f10x_hd.cCMSIS/core_cm3.cCMSIS/system_stm32f10x.cFWlib/stm32f10x_gpio.cFWlib/stm32f10x_rcc.cFWlib/stm32f10x_usart.cFWlib/stm32f10x_spi.c用户文件: USER/main.cUSER/stm32f10x_it.cUSER/led.cUSER/usart.cUSER/spi_enc28j60.cUSER/enc28j60.cUSER/ip_arp_udp_tcp.cUSER/web_server.c野火STM32开发板中以太网的硬件原理图：ENC28J60（以太网芯片）简介->ENC28J60是带有行业标准串行外设接口（SerialPeripheral Interface，SPI）的独立以太网控制器。

它可作为任何配备有 SPI 的控制器的以太网接口。

ENC28J60符合 IEEE 802.3 的全部规范，采用了一系列包过滤机制以对传入数据包进行限制。

它还提供了一个内部 DMA 模块，以实现快速数据吞吐和硬件支持的IP校验和计算。

收稿日期:2010-01作者简介:林利瓦(1985 ),女,在读硕士研究生,主要从事计算机控制系统的研究。

图1 ENC28J60接口电路设计基于ENC28J60的中央空调节能控制器以太网接口设计林利瓦,张 军,张侃谕(上海大学机电工程与自动化学院,上海200072)摘要:针对中央空调系统的特点,开发了基于ARM 的中央空调节能控制器。

重点阐述了节能控制器的以太网接口设计,包括物理层的以太网独立控制器ENC28J 60的外围硬件电路设计,驱动程序设计及上层通信协议的设计。

网络层、传输层采用嵌入式T CP /I P 协议栈,应用层采用M odbus 协议。

关键词:中央空调节能控制器;以太网;ENC28J60;M odbus/TCP 中图分类号:T P39 文献标识码:B 文章编号:1006-2394(2010)07-0054-03Desi gn of E thernet Interface for Central A ir Conditi oni ng EnergySavi ng Controller Based on ENC28J60LIN Li w a ,Z HANG Jun ,ZHANG Kan yu(Co llege o fM echatronics Eng i neeri ng and A uto m ati on ,Shangha iU niversity ,Shanghai 200072,China)Abst ract :The energy saving controller based on t h e ST M 32MCU f o r t h e Cen tra lA ir Cond ition i n g Syste m is devel oped i n the paper .Then the desi g n of t h e ether net i n terface i s i n troduced ,i n clud i n g the design o f the peri p heral circuitof ENC28J60,the design of drive progra m and the design of pro toco.l The e mbedded TCP /I P protoco l stack and the M odbus protoco l are adopted .K ey w ords :central air cond ition i n g contro ller ;E t h er ne;t ENC25J60;M odbus/TCP0 引言本文针对中央空调系统的特点,开发了以AR M Cortex-M 3处理器内核的微控制器STM 32F103为核心的中央空调节能控制器。

STM32F103VET6和ENC28J60的嵌入式以太网接口设计张庆辉;马延立【摘要】介绍了一种基于STM32F103VET6微处理器和以太网控制芯片ENC28J60的嵌入式以太网接口的设计方案.分析了基于Cortex-M3内核的微处理器STM32F103VET6的功能和特点,以及以太网控制芯片ENC28J60的主要性能和结构特性,并给出了接口的硬件和软件设计方案.本接口尺寸小、性能高,适合于便携式仪器仪表中的应用.%An embedded Ethernet interface is designed based on STM32F103VET6 microprocessor and Ethernet controller chip ENC28J60. The functions and features of microprocessor STM32F103VET6 based on Cortex-M3 core are analyzed,and main performances and structural properties of Ethernet controller chip ENC28J60 are described. Hardware and software design of the interface are given. The interface has small size and high performance, and it is used for portable instruments.【期刊名称】《单片机与嵌入式系统应用》【年(卷),期】2012(012)009【总页数】4页(P23-25,32)【关键词】STM32F103VET6;ENC28J60;嵌入式以太网【作者】张庆辉;马延立【作者单位】河南工业大学信息科学与工程学院,郑州450001【正文语种】中文【中图分类】TP393.11引言随着以太网技术的普及和发展，基于以太网的应用接口设备也迅速普及到医疗设备、工厂电力系统等领域。

Enc28j60以太网芯片驱动程序简介本介绍可分为三块内容：1.以太网数据帧结构符合IEEE802.3标准的以太网帧的长度是介于64-1516字节之间。

主要由目标MAC地址、源MAC地址、类型/长度字段、数据有效负载、可选填充字段和循环冗余校验组成，另外在通过以太网介质发送数据包时，一个7字节的前导字段和一字节的帧起始定界符被附加到以太网数据包的开头。

以太网数据包的结构如图1所示。

图1以太网数据帧结构图ENC28J60在发送或接收数据包时由以下几点值得关注：首先，ENC28J60具有一个接收过滤器可以丢弃或接收具有组播、广播或单播目标地址的数据包。

其次，在数据字段处：以太网数据字段的长度可以在0-1500字节之间变换，超过这一范围的数据包是违反以太网标准的，这些包将会被大多数以太网节点丢弃。

若设置ENC28J60的巨大帧使能位为1，可以发送和接收超大规格数据包。

在数据域中的填充字段是在数据字段小于46字节时起填充作用。

ENC28J60在发送数据包时，会自动填充0。

ENC28J60在接收时自动拒绝小于18字节的数据包。

数据填充亦可由主控芯片来配置。

最后，在CRC处：ENC28J60在接收数据包时将检查每个传入数据包的CRC，通过检测ERXFCON.CRCEN位来判断输入数据包的CRC是否正确。

ENC28J60在发送数据包时，将自动生成一个有效的CRC并发送它。

发送数据包的CRC亦可由主控芯片来提供。

2．驱动程序介绍(1)ENC28J60的寄存器读写规则由于ENC28J60芯片采用的是SPI串行接口模式，其对内部寄存器读写的规则是先发操作码<前3bit>+寄存器地址<后5bit>，再发送欲操作数据。

通过不同操作码来判别操作时读寄存器(缓存区)还是写寄存器(缓冲区)或是其它。

(2)ENC28J60芯片初始化程序ENC28J60发送和接收数据包前必须对内进行初始化设置，通常在复位后完成，不需再更改。

基于ENC28J60的以太网通信接口设计作者：王兴伟解云峰来源：《科学与信息化》2017年第08期摘要针对电子系统的数据通信需求，设计了基于ENC28J60芯片的嵌入式以太网通信接口，在简要介绍ENC28J60芯片的基础上，重点阐述了以太网接口设计，对ENC28J60 与单片机的SPI 通讯进行了阐述。

关键词嵌入式；ENC28J60；SPI1 引言随着工业以太网的出现，使得电路系统内部实现信息共享，而且还能够将信息上传至Internet，实现更高等级的信息共享，用户不仅能够在一个系统内进行数据查询，甚至在多个不同系统内也能够实现实时数据查询。

2 以太网控制器ENC28J60的主要特点ENC28J60是Microchip Technology公司推出的28引脚的独立以太网控制器，它与RTL8019、CS8900A等传统的网络芯片[1]相比具有引脚少、体积小、接口简单等优点。

ENC28J60由7个主要功能模块组成：SPI 接口、控制寄存器、双端口RAM缓冲器、判优器、总线接口、MAC 模块、PHY 模块。

3 接口设计接口电路的主控制器选用STC12C5412AD型号单片机，以太网接口则主要由ENC28J60、网络变压器、RJ45接口构成。

系统采用增强型单片机STC12C5412AD 作为处理器。

STC12C5412AD 是一个具有8051 内核的单时钟周期单片机，指令代码与8051 完全兼容，但执行的效率大大提升。

而且SPI工作模式应可满足ENC28j60对SPI模式的特定要求。

4 软件设计ENC28J60与单片机的连接通过SPI实现。

单片机通过SPI发送指令到ENC28J60，以实现对其寄存器设置、数据缓冲区的读写等。

首先开启SPI复位模式、设置SPI上升沿传送数据，字符长度为8。

然后设置SPI操作控制寄存器，禁止接受溢出中断，SPICLK信号延时半个周期，设置SPI为主动模式，禁止产生发生/接收中断。

以太网控制器ENC28J60编程要点1.硬件连接：ENC28J60需要与主控制器（如微控制器或单片机）进行硬件连接。

通常需要连接SPI总线，包括MISO（主输入从输出）、MOSI（主输出从输入）、SCK（时钟）和SS（片选）线，以及用于集成MAC和PHY的引脚。

硬件连接的准确性对编程ENC28J60至关重要。

2.寄存器设置：ENC28J60通过访问一组寄存器进行设置和控制。

这些寄存器包括控制寄存器、状态寄存器、MAC寄存器和PHY寄存器等。

编程时需要了解各个寄存器的功能和配置方式，并根据需要进行相应的设置。

例如，可以配置MAC地址、IP地址、子网掩码、网络接口等。

3.数据传输：ENC28J60通过SPI总线来与主控制器进行数据传输。

编程时，需要使用SPI接口的相关函数或库来发送和接收数据。

可以使用寄存器来配置ENC28J60的传输模式和速率，以满足不同应用场景的需求。

在发送数据时，需要确保数据的正确格式和报文头部的设置。

在接收数据时，需要按照规定格式解析和处理数据。

4.中断处理：ENC28J60支持中断，以提高系统的响应速度和效率。

编程时需要设置和处理中断，并根据需要进行相应的响应。

可以使用中断控制器来配置和使能ENC28J60的中断，以及设置中断的优先级和触发方式。

编程时还需要编写中断处理函数来处理不同的中断事件，如数据接收中断、发送完成中断等。

5.网络协议支持：ENC28J60支持各种网络协议，如TCP/IP协议栈。

编程时需要使用相应的协议栈来实现网络通信功能。

可以使用开源的协议栈或自行编写协议处理代码。

需要注意协议的版本和兼容性，以及相应的配置和参数设置。

6.电源管理：ENC28J60具有低功耗特性，可以通过设置相关的寄存器来降低功耗。

编程时需要注意合理设置相关的功耗管理寄存器，以节省系统能源并延长电池寿命。

可以根据具体需求选择不同的功耗模式，如睡眠模式、挂起模式等。

7.错误处理：编程ENC28J60时需要考虑错误处理和异常情况的处理。

以太网接口芯片W5500与ENC28J60对比目前较为成熟的单片机接入以太网方案：W5100和ENC28J60，都是被常常使用到的芯片，这两种方案也可以说是硬件协议栈和软件协议栈的典型代表，都经得住市场考验。

除了在传统单片机的以太网接入中被广泛使用，也能看到他们在开源硬件的以太网扩展以及物联网应用等方面发挥的重要作用。

W5500是WIZnet最新的以太网芯片，这里就拿W5500来做比较。

表1为W5500与ENC28J60基本参数对比表。

表1 W5500于ENC28J60基本参数对比1、硬件参数对比（1）ENC28J60芯片结构方面，结构比较简单，通过内置MAC+PHY芯片来实现简单的以太网物理层连接，用户需要自己创建或市场上的第三方库方能实现应用层的设计；PHY芯片方面，内置了一块10M BASE-T 芯片，基本可以满足目前通信需要；接口方面，采用最高10MHz的SPI接口；缓存方面，ENC28J60仅提供8KB内部收发缓存，在目前处理大量数据要求的背景下显得捉襟见肘。

（2）W5500芯片结构方面，内部由TCP/IP协议栈+MAC+PHY构成，拥有非常完善的官方应用库，极大缩短开发周期，可以完美实现以太网接入要求；PHY芯片方面，10M/100M BASE-T自适应芯片让W5500表现更为出色；接口方面，W5500采用新的高效SPI协议支持80MHz速率；缓存方面，W5500内置32KB收发缓存，用户可以同时使用8个硬件Socket独立通信，且各个Socket之间互不影响。

2、TCP/IP协议栈ENC28J60采用的是传统的软协议操作，需要主控MCU不断的响应中断，这在很大程度上占用了MCU的资源来跑软协议栈。

经过测试发现，随着需要响应的事件增多，MCU的处理效率直线下降，会严重影响通信质量。

W5500采用的是最新的TOE（TCP卸载引擎）技术，不同于传统的软协议栈，通过内置TCP/IP硬件协议栈也就是硬件逻辑电路，在W5500芯片内完成TCP/IP握手请求，基本上不占用MCU内部资源，能够极大地提高MCU工作效率。

引言ENC28J60是Microchip Technology（美国微芯科技公司）近期推出的28引脚独立以太网控制器。

在此之前，嵌入式系统开发可选的独立以太网控制器都是为个人计算机系统设计的，如RTL8019、AX88796L、DM9008、CS8900A、LAN91C111等。

这些器件不仅结构复杂，体积庞大，且比较昂贵。

目前市场上大部分以太网控制器的封装均超过80引脚，而符合IEEE 802.3协议的ENC28J60只有28引脚，既能提供相应的功能，又可以大大简化相关设计，减小空间。

图1 ENC28J60的硬件连接1 结构和功能采用业界标准串行外设接口(SPI)的以太网控制器ENC28J60具有以下主要特征：◆符合IEEE 802.3协议。

内置10 Mbps以太网物理层器件（PHY）及媒体访问控制器（MAC），可按业界标准的以太网协议可靠地收发信息包数据。

◆具有可编程过滤功能。

特殊的过滤器，包括Microchip的可编程模式匹配过滤器，可自动评价、接收或拒收Magic Packet，单播（Unicast）、多播（Multicast）或广播（Broadcast）信息包，以减轻主控单片机的处理负荷。

◆10 Mbps SPI接口。

业界标准的串行通信端口，使得低至18引脚的8位单片机也具有网络连接功能。

◆可编程8 KB双端口SRAM缓冲器。

以高效的方式进行信息包的存储、检索和修改，以减轻主控单片机的内存负荷。

该缓冲存储器提供了灵活可靠的数据管理机制。

2 硬件设计ENC28J60的硬件设计需要注意复位电路时钟振荡器，振荡器启动定时器，时钟输出引脚，变压器、终端和其他外部器件，输入/输出电平等几个方面。

（图1可供参考）2.1 复位电路ENC28J60有上电复位(Power-on Reset)功能，RESET引脚上的低电平使ENC28J60进入复位模式；RESET引脚内部有弱上拉电阻。

ENC28J60的硬件连接如图1所示。

解读ENC28J60嵌入式网络接口电路设计了以ENC28J60 为核心的以太网接口实现方案，描述了该系统硬件架构的设计方法。

在简要介绍了以太网控制器ENC28J60 的结构、功能、外围电路的基础上，对ENC28J60 与Atmega16 的SPI 通讯进行了阐述。

此方案不仅成本低，而且可以实现500Kbps 以上的传输速率，满足了嵌入式系统的Internet 控制要求。

ENC28J60 在嵌入式网络接口的应用利用ENC28J60 可以构成不同功能的网络终端节点，如网络服务器、带Internet 功能的设备、远程监控（数据采集，诊断）设备等。

图2 所示为基于ENC28J60 的嵌入式网络接口的硬件电路原理图。

电路中有：2 个LED 状态指示灯主要用来显示网络连接状态，包括PHY 是否冲突、连接是否建立、是否接收数据、连接速度、双工模式等；必需的偏置电阻R3（2kΩ，精度为1%）；高速局域网电磁隔离模块（即RJ45 以太网接口），应用中，ENC28J60 的物理端口与隔离变压器HR901170A 连接时必须符合IEEE802.3 对物理层规范的要求，如RJ45 的插孔与隔离变压器的间隔应尽量小，输出和输入差分信号对的走线要有很好的隔离。

电路中的主控制器采用Atmel 公司的ATmega16 单片机，它具有先进的RISC（精简指令集计算机）结构、16 kB 可编程Flash 存储器、512 B 的EEPROM 和1 kB 片内SRAM，具有丰富的外设接口，其SPI 接口允许ATmega16 与外设进行高速的同步数据传输。

本设计中ATmega16 SPI 配置为主机模式，ENC28J60 为从设备。

ATmega16 的SPI 工作模式由CPOL、CPHA 设置，根据ENC28J60 的SPI 读写时序，ATmega16 的SPI。

新型以太网控制器ENC28J60及其接口技术
周晓阳;程红;张晓媛
【期刊名称】《单片机与嵌入式系统应用》
【年(卷),期】2006(000)008
【摘要】介绍新型独立以太网控制器ENC28J60的结构、功能以及与外部接口的软硬件设计.ENC28J60以太网控制器采用标准的SPI串行接口,只需4条连线即可实现与单片机连接,有利于在小型系统上实现以太网功能.对于没有SPI接口的芯片通过模拟SPI接口的方式亦十分方便.
【总页数】3页(P34-36)
【作者】周晓阳;程红;张晓媛
【作者单位】中国矿业大学;中国矿业大学;中国矿业大学
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.基于以太网控制器ENC28J60嵌入式TCP/IP技术的研究 [J], 李伟尧
2.基于ENC28J60以太网控制器的SPI接口设计 [J], 于浩洋;邵国平;秦杰
3.SPI接口以太网控制器ENC28J60及其应用 [J], 祁树胜
4.SPI接口以太网控制器ENC28J60及其应用 [J], 祁树胜
5.Microchip推出新型以太网控制器ENC28J60 [J],
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Microchip——ENC28J60以太网控制器
佚名
【期刊名称】《自动化博览》
【年(卷),期】2005(22)3
【摘要】Microchip Technology(美国微芯科技公司)近日推出全球首枚28引脚独立以太网控制器，可为嵌入式应用提供低引脚数、低成本且高效易用的远程通讯解决方案。

设计人员可采用ENC28J60以太网控制器，创建占位小、成本低、精简的嵌入式网络应用。

【总页数】1页(P8-8)
【关键词】Microchip;以太网控制器;Technology;美国微芯科技公司;嵌入式应用;解决方案;远程通讯;设计人员;网络应用;成本低;引脚
【正文语种】中文
【中图分类】TP242.6;TP393.11
【相关文献】
1.基于ENC28J60以太网控制器的SPI接口设计 [J], 于浩洋;邵国平;秦杰
2.Microchip推出新型以太网控制器ENC28J60 [J],
3.基于ENC28J60以太网控制器的应用设计 [J], 池东容
4.基于ENC28J60以太网控制器的应用设计 [J], 池东容;
5.基于ENC28J60的中央空调节能控制器以太网接口设计 [J], 林利瓦;张军;张侃谕
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